本文關(guān)鍵詞：圓弧端齒結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：圓弧端齒以其特殊的齒形而具有承載能力強、定位精度高、自動定心、裝配簡便等諸多優(yōu)點，廣泛的應(yīng)用于航空發(fā)動機和大型工業(yè)燃氣輪機，主要用作各級壓氣機、渦輪轉(zhuǎn)子的聯(lián)接和固定。目前國內(nèi)對圓弧端齒的設(shè)計技術(shù)水平低，技術(shù)積累薄弱。因此，開展圓弧端齒結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的研究是有必要也是有意義的。本文的主要內(nèi)容包括： （1）提出并建立了基于參數(shù)化建模的圓弧端齒結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。該方法提取并總結(jié)了描述結(jié)構(gòu)所需全部參數(shù)，，研究得到基本幾何參數(shù)的計算方法，并給出齒頂?shù)菇�、山形底和齒根過渡圓弧這些關(guān)鍵局部細節(jié)的設(shè)計方法；同時包括磨輪頂部寬度這一關(guān)鍵參數(shù)的計算公式以及成形磨輪基本輪廓設(shè)計方法；通過模擬其加工原理建立了圓弧端齒的參數(shù)化模型；最后結(jié)合EGD-3強度與壽命設(shè)計準則，給出了設(shè)計方法的流程。根據(jù)圓弧端齒結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果表明所建立的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法有效、可靠。 （2）建立了圓弧端齒結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型和優(yōu)化方法。該模型選擇圓弧端齒結(jié)構(gòu)的最大等效應(yīng)力最小作為優(yōu)化目標，以過渡圓弧大、小半徑及圓弧端齒內(nèi)徑作為優(yōu)化設(shè)計變量；該方法采用代理模型結(jié)合遺傳算法的優(yōu)化技術(shù)與三維有限元分析技術(shù)以及自動參數(shù)化建模技術(shù)。通過圓弧端齒結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析結(jié)果表明所建立的優(yōu)化模型和優(yōu)化方法是有效的。 （3）設(shè)計了兩種不同結(jié)構(gòu)的圓弧端齒并進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過考慮接觸條件下的三維非線性有限元應(yīng)力分析，結(jié)果表明通過改進的端齒結(jié)構(gòu)的強度和壽命均得到提高；優(yōu)化結(jié)果表明這兩種結(jié)構(gòu)的目標函數(shù)值相比某發(fā)動機所用端齒分別減小了6.1%和19.7%。 （4）開展了圓弧端齒結(jié)構(gòu)影響因素的分析研究，得到了相關(guān)的影響規(guī)律。首先，通過分析部分關(guān)鍵參數(shù)對結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的影響表明：摩擦系數(shù)、內(nèi)徑及齒根過渡圓弧半徑對端齒應(yīng)力影響較大。其次，得出了端齒所受載荷對應(yīng)力分布的影響規(guī)律：隨著轉(zhuǎn)速的增加，齒根過渡圓弧應(yīng)力將大幅度增加；扭矩和溫度對端齒應(yīng)力分布影響較小；軸向預(yù)緊力主要對齒面接觸區(qū)應(yīng)力分布影響較大。最后，通過對三種不同齒數(shù)的圓弧端齒結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析發(fā)現(xiàn)：隨著齒數(shù)的增加，端齒最大等效應(yīng)力呈下降趨勢。同時通過分析比較發(fā)現(xiàn)：凹、凸齒分別作為工作部件時對端齒應(yīng)力分布并沒有太大的差別。
【關(guān)鍵詞】：圓弧端齒 參數(shù)化設(shè)計方法 應(yīng)力分析 接觸有限元分析 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 選題背景、研究目的和意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究概況15-18
• 1.2.1 圓弧端齒結(jié)構(gòu)設(shè)計方法15-16
• 1.2.2 圓弧端齒結(jié)構(gòu)加工、制造及檢驗方法16-17
• 1.2.3 圓弧端齒結(jié)構(gòu)應(yīng)力與強度分析17-18
• 1.3 目前研究存在的問題18-19
• 1.4 本文研究的思路與方案19-20
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 圓弧端齒結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究21-52
• 2.1 概述21-22
• 2.2 圓弧端齒加工原理22-23
• 2.3 圓弧端齒基本幾何參數(shù)設(shè)計23-31
• 2.3.1 主要齒形參數(shù)設(shè)計25-26
• 2.3.2 齒頂?shù)菇窃O(shè)計26-27
• 2.3.3 山形底設(shè)計27-28
• 2.3.4 過渡圓弧設(shè)計28-31
• 2.3.4.1 雙段式過渡圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)計28-30
• 2.3.4.2 改進的雙段式過渡圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)計30-31
• 2.4 圓弧端齒加工位置關(guān)系及磨輪參數(shù)設(shè)計31-35
• 2.4.1 圓弧端齒加工位置關(guān)系31-33
• 2.4.2 圓弧端齒成形磨輪參數(shù)設(shè)計33-35
• 2.5 部分設(shè)計參數(shù)的影響研究35-47
• 2.5.1 圓弧端齒結(jié)構(gòu)的有限元模型35-37
• 2.5.2 部分設(shè)計參數(shù)對圓弧端齒應(yīng)力分布的影響研究37-47
• 2.5.2.1 摩擦系數(shù)37-38
• 2.5.2.2 圓弧端齒內(nèi)徑38-41
• 2.5.2.3 山形底高41-42
• 2.5.2.4 跨徑節(jié)數(shù)42-44
• 2.5.2.5 齒根過渡圓弧大、小半徑44-47
• 2.6 抗疲勞設(shè)計評估47-49
• 2.7 應(yīng)用圓弧端齒結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的設(shè)計流程49-50
• 2.8 本章小結(jié)50-52
• 第三章 圓弧端齒設(shè)計實例分析與評估52-68
• 3.1 引言52
• 3.2 圓弧端齒結(jié)構(gòu)設(shè)計實例52-56
• 3.2.1 設(shè)計條件52-53
• 3.2.1.1 所用材料屬性52
• 3.2.1.2 設(shè)計狀態(tài)參數(shù)和幾何尺寸參數(shù)52-53
• 3.2.2 設(shè)計準則53
• 3.2.3 設(shè)計結(jié)果53-56
• 3.3 兩種不同圓弧端齒結(jié)構(gòu)的分析與評估56-61
• 3.3.1 圓弧端齒結(jié)構(gòu)Ⅰ的強度與壽命評估56-59
• 3.3.3.1 非工作狀態(tài)下的評估56-58
• 3.3.3.2 工作狀態(tài)下的評估58-59
• 3.3.2 圓弧端齒結(jié)構(gòu)Ⅱ的強度與壽命評估59-61
• 3.3.2.1 非工作狀態(tài)下的評估59-60
• 3.3.2.2 工作狀態(tài)下的評估60-61
• 3.4 端齒所受載荷對應(yīng)力分布的影響分析61-67
• 3.4.1 軸向預(yù)緊力影響分析62-63
• 3.4.2 扭矩影響分析63-64
• 3.4.3 轉(zhuǎn)速影響分析64-66
• 3.4.4 溫度影響分析66-67
• 3.5 本章小結(jié)67-68
• 第四章 圓弧端齒結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和方法研究68-79
• 4.1 引言68
• 4.2 圓弧端齒優(yōu)化模型的建立68-70
• 4.2.1 優(yōu)化設(shè)計方法68-69
• 4.2.2 優(yōu)化問題描述69-70
• 4.2.3 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型70
• 4.3 兩種端齒結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析70-73
• 4.4 不同齒數(shù)的優(yōu)化分析73-75
• 4.5 凹、凸齒作為工作部件時的優(yōu)化結(jié)構(gòu)分析75-78
• 4.5.1 非工作狀態(tài)比較分析75-77
• 4.5.2 工作狀態(tài)比較分析77-78
• 4.6 本章小結(jié)78-79
• 第五章 總結(jié)與展望79-82
• 5.1 本文主要工作總結(jié)79-80
• 5.2 展望80-82
• 參考文獻82-86
• 致謝86-87
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關(guān)鍵詞：圓弧端齒結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：297368